各種調製技術

什麼是FDMA?

<p></p><p>FDMA是數據通信中的一種技術,即不同的用戶分配在時隙相同而頻率不同的信道上。</p><p>按照這種技術,把在頻分多路傳輸系統中集中控制的頻段根據要求分配給用戶。</p><p>同固定分配系統相比,頻分多址使通道容量可根據要求動態地進行交換。</p><p>在FDMA系統中,分配給用戶一個信道,即一對頻譜,一個頻譜用作前向信道即基站向移動臺方向的信道,另一個則用作反向信道即移動臺向基站方向的信道。</p><p>這種通信系統的基站必須同時發射和接收多個不同頻率的信號,任意兩個移動用戶之間進行通信都必須經過基站的中轉,因而必須同時佔用2個信道(2對頻譜)才能實現雙工通信。</p><p>以往的模擬通信系統一律採用FDMA。頻分多址(FDMA)是採用調頻的多址技術。</p><p>業務信道在不同的頻段分配給不同的用戶。如TACS系統、AMPS系統等。</p><p>頻分多址是把通信系統的總頻段劃分成若干個等間隔的頻道(也稱信道)分配給不同的用戶使用。這些頻道互不交疊,其寬度應能傳輸一路數字話音信息,而在相鄰頻道之間無明顯的串擾。<br/></p>

什麼是TDMA?

<p></p><p>時分多址TDMA是把時間分割成週期性的幀,每一幀再分割成若干個時隙(無論幀或時隙都是互不重疊的),再根據一定的時隙分配原則,使各個移動臺在每幀內只能按指定的時隙向基站發送信號,在滿足定時和同步的條件下,基站可以分別在各時隙中接收到各移動臺的信號而不混擾。</p><p>同時,基站發向多個移動臺的信號都按順序安排。在預定的時隙中傳輸,各移動臺只要在指定的時隙內接收,就能在合路的信號中把發給它的信號區分出來。<br/></p>

什麼是CDMA?

<p></p><p>CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple I Access),它是在數字技術的分支——擴頻通信技術上發展起來的。CDMA是爲現代移動通信網所要求的大容量、高質量、綜合業務、軟切換、國際漫遊等要求而設計的一種移動通訊技術。</p><p>CDMA技術的原理是基於擴頻技術,即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據,用一個帶寬遠大於信號帶寬的高速僞隨機碼進行調製,使原數據信號的帶寬被擴展,再經載波調製併發送出去。</p><p>接收端使用完全相同的僞隨機碼,與接收的帶寬信號作相關處理,把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴,以實現信息通信。</p><p>CDMA移動通信網是由擴頻、多址接入、蜂窩組網和頻率複用等幾種技術結合而成,含有頻域、時域和碼域三維信號處理的一種協作,因此它具有抗干擾性好,抗多徑衰落,保密安全性高,同頻率可在多個小區內重複使用,容量和質量之間可做權衡取捨等屬性。這些屬性使CDMA比其它系統有很大的優勢。</p><p>(1) 系統容量大</p><p>理論上,在使用相同頻率資源的情況下,CDMA移動網比模擬網容量大20倍,實際使用中比模擬網大10倍,比GSM要大4-5倍。</p><p>(2) 系統容量的配置靈活</p><p>在CDMA系統中,用戶數的增加相當於背景噪聲的增加,造成話音質量的下降。但對用戶數並無限制,操作者可在容量和話音質量之間折衷考慮。另外,多小區之間可根據話務量和干擾情況自動均衡。</p><p>這一特點與CDMA的機理有關。CDMA是一個自擾系統,所有移動用戶都佔用相同帶寬和頻率,打個比方,將帶寬想像成一個大房子,所有的人將進入惟一的大房子。如果他們使用完全不同的語言,他們就可以清楚地聽到同伴的聲音而只受到一些來自別人談話的干擾。</p><p>在這裏,屋裏的空氣可以被想像成寬帶的載波,而不同的語言即被當作編碼,我們可以不斷地增加用戶直到整個背景噪音限制住了我們。如果能控制住用戶的信號強度,在保持高質量通話的同時,我們就可以容納更多的用戶。</p><p>(3) 通話質量更佳</p><p>TDMA的信道結構最多隻能支持4Kb的語音編碼器,它不能支持8Kb以上的語音編碼器。而CDMA的結構可以支持13kb的語音編碼器。因此可以提供更好的通話質量。</p><p>CDMA系統的聲碼器可以動態地調整數據傳輸速率,並根據適當的門限值選擇不同的電平級發射。同時門限值根據背景噪聲的改變而變,這樣即使在背景噪聲較大的情況下,也可以得到較好的通話質量。</p><p>另外,TDMA採用一種硬移交的方式,用戶可以明顯地感覺到通話的間斷,在用戶密集、基站密集的城市中,這種間斷就尤爲明顯,因爲在這樣的地區每分鐘會發生2至4次移交的情形。</p><p>而CDMA系統“掉話”的現象明顯減少,CDMA系統採用軟切換技術,“先連接再斷開”,這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點。</p><p>(4) 頻率規劃簡單</p><p>用戶按不同的序列碼區分,所以不相同CDMA載波可在相鄰的小區內使用,網絡規劃靈活,擴展簡單。</p><p>(5)建網成本低</p><p>CDMA技術通過在每個蜂窩的每個部分使用相同的頻率,簡化了整個系統的規劃,在不降低話務量的情況下減少所需站點的數量從而降低部署和操作成本。CDMA網絡覆蓋範圍大,系統容量高,所需基站少,降低了建網成本。</p><p>CDMA數字移動技術與現在衆所周知的GSM數字移動系統不同。模擬技術被稱爲第一代移動電話技術,GSM是第二代,CDMA是屬於移動通訊第二代半技術,比GSM更先進。
什麼是OFDM?
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交頻分複用技術,實際上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多載波調製的一種。
其主要思想是:將信道分成若干正交子信道,將高速數據信號轉換成並行的低速子數據流,調製到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端採用相關技術來分開,這樣可以減少子信道間相互干擾ISI。每個子信道上的信號帶寬小於信道的相干帶寬,因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落,從而可以消除符號間干擾。而且由於每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分,信道均衡變得相對容易。
在向B3G/4G演進的過程中,OFDM是關鍵的技術之一,可以結合分集,時空編碼,干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術,最大限度的提高了系統性能。包括以下類型:V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多帶-OFDM。OFDM中的各個載波是相互正交的,每個載波在一個符號時間內有整數個載波週期,每個載波的頻譜零點和相鄰載波的零點重疊,這樣便減小了載波間的干擾。由於載波間有部分重疊,所以它比傳統的FDMA提高了頻帶利用率。
在OFDM傳播過程中,高速信息數據流通過串並變換,分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸,每個子信道中的符號週期相對增加,這樣可減少因無線信道多徑時延擴展所產生的時間彌散性對系統造成的碼間干擾。另外,由於引入保護間隔,在保護間隔大於最大多徑時延擴展的情況下,可以最大限度地消除多徑帶來的符號間干擾。如果用循環前綴作爲保護間隔,還可避免多徑帶來的信道間干擾。
在過去的頻分複用(FDM)系統中,整個帶寬分成N個子頻帶,子頻帶之間不重疊,爲了避免子頻帶間相互干擾,頻帶間通常加保護帶寬,但這會使頻譜利用率下降。爲了克服這個缺點,OFDM採用N個重疊的子頻帶,子頻帶間正交,因而在接收端無需分離頻譜就可將信號接收下來。OFDM系統的一個主要優點是正交的子載波可以利用快速傅利葉變換(FFT/IFFT)實現調製和解調。對於N點的IFFT運算,需要實施N2次複數乘法,而採用常見的基於2的IFFT算法,其複數乘法僅爲(N/2)log2N,可顯著降低運算複雜度。
在OFDM系統的發射端加入保護間隔,主要是爲了消除多徑所造成的ISI。其方法是在OFDM符號保護間隔內填入循環前綴,以保證在FFT週期內OFDM符號的時延副本內包含的波形週期個數也是整數。這樣,時延小於保護間隔的信號就不會在解調過程中產生ISI。
由於OFDM技術有較強的抗ISI能力以及高頻譜效率,2001年開始應用於光通信中,相當多的研究表明了該技術在光通信中的可行性。

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